严浩军

（宁波电业局，浙江 宁波 315010）

宁波电网预防自然灾害的对策探讨

严浩军

（宁波电业局，浙江 宁波 315010）

结合宁波地区主要自然灾害的气象情况和电网受灾案例，重点介绍了热带气旋、雷暴和冰雪灾害对宁波电网的影响，分析了电网受灾的技术原因，提出了应对策略。认为防御自然灾害应实行差异化设计；采用最新科技成果装备电网；针对极端自然灾害，构建基本生命线系统的供电保障体系；进一步完善电网应急管理机制，建立电网应急管理信息平台。

电网；自然灾害；风险评估；防御对策；应急管理

电网设备的故障很大一部分源于自然灾害。影响宁波电网的自然灾害主要有热带气旋、雷暴、冰雪、浓雾、洪涝和鸟类活动等，其中尤以热带气旋和雷暴为甚。随着全球气候变暖，自然灾害呈多发和频发的趋势，为此有必要对电网自然灾害的致灾原因和防范对策进行分析和探讨。

1 热带气旋灾害

热带气旋灾害是宁波电网的最大自然灾害，特别是风力12级以上的热带气旋灾害往往造成输变电设备大范围的故障或破坏。

1.1 热带气旋概况及电网受灾案例

1956-2006年对宁波市造成严重影响的热带气旋共80个，年均1.6个；严重破坏有25个，年均0.5个；灾难性破坏共12个，约4年有一个；毁灭性破坏共1个。其中有44个热带气旋在宁波产生12级以上大风，有16个达到或超过14级，有5个达到或超过16级。

例如2005年第9号热带气旋“麦莎”在玉环登陆，登陆时热带气旋中心风力达12级以上（45 m/s）。宁波市也遭受了强风和强降水的冲击，该次热带气旋使宁波电网受灾为近10年之最。热带气旋致使1条500 kV线路、2条220 kV线路、14条110 kV线路、13条35 kV线路和276条10 kV线路跳闸；造成4个110 kV变电所、9座35 kV变电所全所停电；1个220 kV变电所被迫停运220 kV和35 kV部分。

1.2 热带气旋致灾原因分析

（1）风速超过电网设计标准。由于风速过大，致使防风偏距离不足，热带气旋来临时引流线强烈舞动，造成单相接地或相间短路。引流线剧烈舞动引发导线疲劳，进而造成导线断股，甚至整根导线断落造成短路事故，断点一般较容易发生在设备线夹附近。

（2）架空导线和树枝强烈舞动或异物吹落，造成绝缘距离不足，引起频繁跳闸和重合。

（3）热带气旋引起线路闸刀线夹断裂及支柱瓷瓶断裂。原因是阻波器通过引流线与线路闸刀相连，由于阻波器体积大，迎风面大，摇晃幅度很大，将线路闸刀或旁路闸刀的瓷瓶拉断，或将线路闸刀与阻波器间的引线线夹拉断。

（4）开关柜或端子箱淋雨受潮放电。热带气旋夹杂着大量水汽，从门窗缝隙、通风口等进入开关室或端子箱，引发开关柜或端子箱内绝缘件表面严重凝露而受潮放电。

（5）变电站电气部件吹落吹倒，套管穿墙孔渗漏水，热带气旋造成配电线路断线、倒杆、斜杆等。

2 雷暴灾害

2.1 电网雷电灾害案例

宁波地区全年各月都有可能出现雷暴，3-9月比较容易发生，7，8两月出现最多，分别为8.7次/月和8.1次/月。宁波全市平均年雷暴日35.5天，其中宁海雷暴日最多，年均43.7天，属多雷区；北仑、石浦最少，年均29.8天和30.2天属中雷区[1，2]。

据统计，2009年7月宁波电网110 kV及以上输电线路和变电所共遭雷击跳闸故障19起，其中线路跳闸故障17起（500 kV线路4起、220 kV 2起、110 kV 11起；重合成功15起，重合失败强送成功2起），变电设备雷击故障2起，一起为110 kV莼湖变10 kVⅡ段母线支柱瓷瓶三相绝缘击穿碎裂，同时2号主变10 kV母线闸刀母线侧支持瓷瓶损伤，造成10 kVⅡ段母线失电；另一起为110 kV横塘变1号主变10 kV A相避雷器因雷击绝缘击穿碎裂，造成10 kV母线失电。

此外，近年来宁波电网还发生过多起雷击高压开关事故，如2004年8月宁波凇浦变镇松2304开关C相被击穿，2005年8月宁波潘桥变天桥4478开关C相被击穿。两起雷击均引起开关失灵保护动作，跳开所连母线上的其它220 kV开关。

2.2 雷电致灾原因分析

（1）开关遭连续雷击。开关第一次雷击跳闸，线路侧与母线避雷器失去连接，在开关自动重合之前，线路上再次遭受雷击，雷电波侵入变电站，由于此时开关线路侧失去了避雷器的保护，侵入雷电波在开关断口处发生全反射，雷电幅值加倍，大大超出开关设备的雷电冲击耐受水平标准，从而导致开关断口击穿。SF6开关跳闸时间短，增加了线路间隔设备雷击损坏的几率。

（2）输电线路经常傍山而走，杆塔接地电阻因山地电阻率大而有超标现象，线路遭雷击时，雷电流无法泄放，遭致跳闸或设备损坏。

（3）设备绝缘水平设计不够。

（4）近年来随着宁波电网规模的急剧扩大，同杆多回杆塔升高等因素导致电网雷击次数也随之增多。

3 冰雪灾害

3.1 电网冰雪灾害案例

宁波地区几乎每年都有降雪，历史上年最早出现日期是1975年10月6日在奉化，最迟出现日期是1993年4月13日在宁海。各月中，1，2两月平均降雪日数在3天以上，其它各月在1天以下。一般降雪后若日平均气温维持在2℃以下就有积雪，宁波地区积雪多出现在12月至次年2月，3月偶尔也会出现[1]。积雪融雪过程中往往就会出现电网冰雪灾害。

例如2008年全国出现了大范围的降雪，宁波地区也接连出现寒潮，积雪深度达50年来最大记录。宁波电网受到冰雪灾害的严重创伤，共有7条500 kV、5条220 kV、1条110 kV线路、3条35 kV线路和53条10 kV线路 （包括分支）跳闸停运。

3.2 冰雪致灾原因分析

（1）500 kV线路地线及光缆由于覆冰严重，弧垂变化速度大于导线，引起导地线之间的间距不足，导致绝缘击穿线路跳闸。

（2）绝缘子覆冰严重，融冰时造成冰闪跳闸。

（3）导地线覆冰超过设计限度，造成线夹出口处地线或光缆张力超过设计值而发生断线。

（4）导线绝缘子上的重覆冰引起的垂直荷载及不均匀覆冰引起的纵向不平衡张力综合作用下，超出铁塔承受能力，导致铁塔损坏或横担变形。

（5）严重覆冰使导线张力超过设计值，铁塔一侧导地线断列，瞬间张力造成转角塔倒塌，同时由于骨牌效应导致其它直线塔倒塌或塔头折弯。

4 其它自然灾害

4.1 洪水灾害

热带气旋往往带来大量的雨水，严重时造成山洪暴发，或水库倒坝泄洪，引起变电站受灾。如1988年热带气旋袭击宁波，特大暴雨引起了220 kV奉化变附近山洪暴发并引发泥石流，使该变电所2号主变跳闸停运，多处35 kV开关和闸刀基础冲坏，35 kV供电被迫中断；又如2005年 “麦莎”热带气旋期间，山洪暴发，而220 kV芦江变恰位于泄洪通道中，山洪冲塌围墙，整个变电站进水，220 kV和35 kV两侧被迫停电。

4.2 电网鸟害

宁波山清水秀，鸟类活动频繁，由此造成的电网鸟害也较多。如2009年5月19日220 kV淞湾2329线因鸟窝被风吹落引起单相接地跳闸，重合失败。同年7月15日浦观附1103线A相故障，重合成功。经查，原因为27号电塔左边A相受鸟害引起跳闸，绝缘子、均压环均有放电痕迹。

4.3 电网污闪

宁波电网因绝缘子污闪发生跳闸也偶有发生，气候反常是引起绝缘子污闪的重要外部原因[3]。如1988年因大雾发生污闪，造成多条220 kV线路跳闸，最终导致220 kV宁西变全所失电。

5 电网防御自然灾害的对策

5.1 差异化设计补强电网

针对各种自然灾害的破坏特点和致灾原因，实行差异化设计补强电网。在电网设计标准和相应产品标准中，应计及历史上自然灾害的极限自然条件，使设计部门有据可依。因地制宜，针对不同地区、不同气象条件和地貌特征，充分考虑电网安全及技术经济要求。在规划阶段就开始优化和完善电网结构，对于重要联络线路和枢纽变电站应适当提高设计标准，增强电网抵御特大自然灾害的能力。另外，对于运行维护和事故抢修特别困难的地段，规划设计时应尽量避开，在运设备也可考虑异地重建；如果无法避让，则应提高设计标准，避免故障时出现修复困难或修复时间过长的问题。

特别是线路设计时应遵循普遍性与特殊性相结合的原则，充分考虑不同线路的重要性和差异性、同一线路不同地段的差异性、不同供电区域的差异性等因素。要考虑微地形、微气象的影响，结合线路所经地区及周围地形地貌、相对高差、山脉走向及风速、风向、湿度等因素进行综合分析，合理选择线路走向。在地形、地貌受限制地区应尽量避免大档距、大高差，避开迎风面，可考虑分地区、分地段、分塔位建立不同的抗灾设计标准，增强线路的抗灾能力，必要时可考虑将架空线路改为电缆。

5.2 推广使用新技术新装备

以智能电网建设为契机，进一步开展电网抵灾抗灾新技术、新设备的研究和推广。研制和开发新型防冰雪、防污闪涂料及绝缘材料等抵御自然灾害的新产品，并加快其推广应用。研究和推广输电线路故障测距、卫星定位、在线监测及报警、电力设施快速修复等技术，提升设备安全监测及防灾综合技术。对地处高山、沿海、风口等危险点处的输电线路可考虑装设视频监控，导线覆冰、导线舞动等监测系统[4，5]，针对冰雪灾害可采用融冰装置[6]。由于封闭式组合电器具有不受外部环境变化影响的特点，要尽可能采用。逐步推广分布式电源[7，8]，分布式电源可大大地提高供电可靠性，并在电网崩溃和意外灾害时维持重要用户的供电。构建灵活、可靠、智能的配电系统，根据电网分层分区和区域电网崩溃时的联络要求，装设故障电流限制器[9]等。

5.3 加强电网防灾研究

应加强电网防灾研究，进一步完善应急管理机制，建立电网应急管理信息平台。以历史上各种自然灾害的特点和抗灾经验为基础，结合最新科技成果，逐步建立起电网防灾抵灾理论体系。与气象部门合作，加强电力系统在气象灾害前的风险评估和预警。目前浙江省电力系统已基本具备了针对各种自然灾害的应急管理预案，要根据电网发展和气候变化趋势滚动修订这些预案。进一步完善电网预警、应急和快速恢复机制，特别是备品备件的供给保障机制（可考虑备品备件的网厂联动保障）和后勤保障机制等。

针对极端自然灾害，要构建基本生命线系统的供电保障体系。保证城市顶级重要用户，如应急指挥中心、医院、政府机关、交通枢纽、通信中心、大型购物超市、城市供水、供气等单位的供电可靠性[11]。

5.4 建立应急管理信息平台

针对自然灾害的应急管理，要建立电网应急管理信息平台。浙江省电力公司生产管理系统（PMS）软件中包含有初步的应急管理信息模块，虽然满足目前的基本需求，但总体来说其覆盖面还不够广。建议重新开发电网应急管理信息平台，电网应急管理信息平台应包含以下功能：

（1）电网实时模块。可显示电网主接线及实时潮流分布图，对于不同电压等级和不同区域的主网和配网情况，可进行分层和分区调看。这可通过与数据采集与监视控制系统（SCADA）进行通信接口实现。

（2）报表统计模块。这些报表主要统计线路跳闸、停电台区、电量损失等情况，应具备分层、分区一次性输入自动累加功能，如宁波电网下各变电所将10 kV，110 kV，220 kV等线路跳闸条次输入后，系统会自动生成宁波电网10 kV，110 kV，220 kV线路跳闸统计表，而无需第二人再次加工。

（3）气象模块。要求具备地区大市及各县区域的气象情况，可与有关气象部门联网解决，并能在自然灾害来临时，以第一时间知晓气象发展趋势。

（4）应急物资储存模块。该模块能显示全省各地区当前储存的各种电力备品备件和应急抢修等物资，还能显示各地区电力局应急发电机的使用和管理情况，使其能在全省范围内透明，相互调用。

（5）应急预案模块。可调看针对各种自然灾害的应急预案，如抗台预案、抗冰雪预案等。显示各级电网应急值班人员、值班车辆，事故应急抢修小组等的值班和出勤情况。

（6）政府联络模块。该模块旨在加强与当地政府间的联络与协调，如电力系统灾害应急报告，要求政府帮助解决电网企业难以解决的事宜，如应急抢修时的交通疏通、政策处理等。

（7）电网灾害预警与信息发布模块。根据自然灾害发展趋势，及时发布电网现状与发展趋势，使社会尽早知情电网灾害，早作准备。该模块可链接至对外发布的电网企业门户网站上。

6 结语

防御电网的自然灾害，重点应是热带气旋、雷暴、洪水和冰雪灾害。近年来宁波电网实施了大规模的网络结构优化和设施补强，其防灾抵灾能力有了进一步提高。防御自然灾害的电网补强工作任重而道远，宁波电网在继续进行网络优化的同时，一方面仍需加快老旧输变电设备的改造，特别是上世纪80年代初至90年代中期建设的半高型变电站的整体改造，另一方面应尽早实施生命线工程。通过这些措施，可将电网遭受自然灾害而引起的损失降低到最小。

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[2]童杭伟，范国武，王海涛.浙江省雷电活动的特点及其与地形和气候的关系[J].电网技术，2008，32（11）∶99-100.

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[4]黄官宝，黄新波，赵雪松，等.输电线路舞动在线监测系统设计[J].南方电网技术，2009，3（4）∶85-89.

[5]黄新波，孙钦东，程荣贵，等.导线覆冰的力学分析与覆冰在线监测系统[J].电力系统自动化，2007，31（14）∶98-101.

[6]饶宏，傅闯，朱功辉，等.南方电网直流融冰技术的研究与应用[J].南方电网技术，2008，2（6）∶7-12.

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[10]李杰.生命线工程抗震—基础理论与应用[M].北京：科学出版社，2005.

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（本文编辑：陆 莹）

Discussion on Preventive Measures Against Natural Disasters of Ningbo Power Grid

YAN Hao-jun
（Ningbo Electric Power Bureau，Ningbo Zhejiang 315010，China）

Combined with major natural disasters and affected grid cases in Ningbo,this paper focuses on the influence oftropical cyclones,thunderstorms and snow disasters on Ningbo Power Grid,analyses the technical reasons for grid hazards and proposes countermeasures.Differentiation is required in design against natural disasters and the most advanced technologies needs to be applied to power grid.Moreover,it should establish the power supply supportsystem for basic lifeline againstextreme naturaldisasters.Itneeds to further improve the emergency management mechanism and build emergency management information platforms for power grid.

power grid；natural disasters；risk assessment；preventive measures；emergency management

TM732

B

1007-1881（2010）09-0015-04

2010-04-19

严浩军（1963-），男，浙江余姚人，高级工程师，从事输变电设备技术管理工作。